《2025年高中总复习优化设计高中化学》

例3 (2023·全国甲卷)用可再生能源电还原${CO_{2}}$时，采用高浓度的${K^{+}}$抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是(C)
 

A.析氢反应发生在${IrO_{x}-Ti}$电极上
B.${Cl^{-}}$从${Cu}$电极迁移到${IrO_{x}-Ti}$电极
C.阴极发生的反应有：${2CO_{2} + 12H^{+} + 12e^{-}\xlongequal{}C_{2}H_{4} + 4H_{2}O}$
D.每转移$1$ $mol$电子，阳极生成$11.2$ $L$气体(标准状况)

答案： 例3 C　解析：本题考查电解原理治理$CO_2$，涉及电极产物、离子移动、电极方程式的正误判断和电化学计算。根据电还原$CO_2$可知$IrO_x - Ti$电极为电解池阳极，$Cu$电极为电解池阴极。析氢反应发生在阴极（$Cu$电极）上，A项错误；质子交换膜只允许两极区转移$H^+$，B项错误；$2CO_2 + 12e^- \longrightarrow C_2H_4$，结合$H_2SO_4$溶液和电荷守恒可知阴极反应有$2CO_2 + 12H^+ + 12e^- \longrightarrow C_2H_4 + 4H_2O$，C项正确；阳极反应为
$2H_2O - 4e^- \longrightarrow O_2\uparrow + 4H^+$
$4\ mol$ $22.4\ L$
$1\ mol$ $V(O_2)$
解得$V(O_2)=5.6\ L$，D项错误。

对点训练3
将两个铂电极插入$500$ $mL$ ${CuSO_{4}}$溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重$0.064$ $g$(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为(A)

A.$4×10^{-3}$ $mol·L^{-1}$
B.$2×10^{-3}$ $mol·L^{-1}$
C.$1×10^{-3}$ $mol·L^{-1}$
D.$1×10^{-7}$ $mol·L^{-1}$

答案： 对点训练3 A　解析：根据电解规律可知，阴极反应：$Cu^{2+} + 2e^- \longrightarrow Cu$，增重$0.064\ g$，应是$Cu$的质量，设溶液中$H^+$的物质的量为$x$；根据总反应式：
$2Cu^{2+} + 2H_2O \stackrel{电解}{=\!=\!=} 2Cu + O_2\uparrow + 4H^+$
$2×64\ g$ $4\ mol$
$0.064\ g$ $x$
解得$x = 0.002\ mol$，溶液中$c(H^+)=\frac{0.002\ mol}{0.5\ L}=4×10^{-3}\ mol·L^{-1}$。